CN116600900A - 具有冷却装置的电动马达以及用于控制冷却装置的方法 - Google Patents

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CN116600900A CN202080108089.7A CN202080108089A CN116600900A CN 116600900 A CN116600900 A CN 116600900A CN 202080108089 A CN202080108089 A CN 202080108089A CN 116600900 A CN116600900 A CN 116600900A
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Abstract

本发明涉及一种电动马达，其包括：马达壳体(6)；连接到所述马达壳体(6)的定子(3)，其中所述定子(3)包括第一定子端部绕组(8)和第二定子端部绕组(9)；可相对于所述定子(3)旋转的转子(4)；以旋转固定方式连接到所述转子(4)的驱动轴(5)，其中所述驱动轴(5)围绕旋转轴线(A4)可旋转地支撑在所述马达壳体(6)中，其中轴向冷却装置(10、11)被布置成与所述第一和第二定子端部绕组(8、9)中的一者轴向相邻和径向重叠，其中所述轴向冷却装置(10、11)包括具有多个喷嘴(12)的流体室(13)，所述多个喷嘴(12)沿周向方向分布并且指向所述第一和第二定子端部绕组(8、9)中的所述一者。

Description

具有冷却装置的电动马达以及用于控制冷却装置的方法
技术领域
本发明涉及一种特别是用于机动车辆的传动系的具有冷却装置的电动马达，以及一种用于控制电动马达的冷却装置的方法。
背景技术
从US 5 682 074 B已知一种电动车辆马达，其包括可旋转地支撑在外壳中的中空转子轴。圆柱形转子芯固定到该轴，并且定子芯固定到外壳。定子芯具有多个定子槽以及设置在定子槽中的多个绕组。喷油喷嘴保持环分别机械地固接到外壳的端罩，以便与流过端罩通道的冷却油流动连通。每一喷油喷嘴保持环容纳有设置在其中的多个喷嘴，用于将冷却油喷洒到马达部件上。九个喷嘴围绕这些喷油喷嘴保持环中的每一者沿周向等距间隔开，以将冷却油直接喷洒到定子绕组的径向内周向面上。
从WO 2018001608A1获知一种电机，其包括包围带有电绕组的定子的壳体。定子的电绕组在定子的端面中的每一者处形成绕组端部，可以经由流体通道的开口向该绕组端部喷洒流体。流体通道作为单独的管线布置在壳体的内周向部分上，并且包括喷嘴，以便将流体通道的流体喷洒到壳体中、特别是喷洒到电绕组的绕组端部上。
从US 6 639 334 B2已知一种用于冷却电动马达的组件、一种在冲击流体流与电动马达端部绕组的表面之间传递热的方法、以及一种包括射流冲击冷却组件的电动马达。该组件包括壳体、定子、转子、绕组、与绕组一体地形成的端部绕组以及可操作用于使端部绕组暴露至温度受控流体流的射流冲击设备。
从US 20190006914A1已知一种用于冷却动力变速器的系统和方法。油通过限定在壳体中的孔口提供到定子冷却环，通过定子冷却环进入定子冷却通道，通过定子冷却通道进入限定在壳体与喷射环之间的空间，并且通过喷射环中的孔并且到端部绕组上。定子冷却环、定子冷却通道和喷射环可以围绕定子和端部绕组，并且经由喷射环中的孔从各种角度将经加压的油射流喷洒到端部绕组上、并且特别是其中间区域中。
从WO 2020/069744A1已知一种电动驱动器，其包括壳体组件、带有中空轴的电机、行星变速器(planetary transmission)，以及具有一输入部分和两个输出部分的动力分配单元。该壳体组件具有在马达侧上的第一壳体部分、在变速器侧上的第二壳体部分以及布置在其之间的中间壳体部分。在马达侧上的中间壳体的外壳区段的外表面与第一壳体部分的内表面之间形成用于流过其的冷却剂的密封腔。
电动马达的马达性能在操作中受到热限制。在电动马达的铜、铁和磁体中可能出现固有损耗，其中材料性质限制相应部件和结构的温度。有效的冷却允许增加扭矩和/或速度性能，这又减小有源零部件的大小和成本。
发明内容
因此，本发明的目的是提出一种具有良好冷却性质、高效率和紧凑大小的电动马达。此外，一个目的是提供一种用于高效控制电动马达的冷却装置的方法。
为解决此目的，提出一种电动马达，其包括：马达壳体；连接到所述马达壳体的定子，其中所述定子包括第一定子端部绕组和第二定子端部绕组；可相对于所述定子旋转的转子；连接到所述转子以便与其共同旋转的驱动轴，其中所述驱动轴围绕旋转轴线旋转地支撑在所述壳体中；以及轴向冷却装置，所述轴向冷却装置被布置成与所述第一和第二定子端部绕组中的一者轴向相邻和径向重叠，其中所述轴向冷却装置包括具有多个喷嘴的流体室，所述多个喷嘴沿周向方向分布并且指向所述第一和第二定子端部绕组中的所述一者。
所述电动马达的优点在于，包括单独的流体室和多个喷嘴的轴向冷却装置形成简单且有效的喷雾发生器阵列，这可以从端部绕组以及其他相邻和所连接的部件去除大量热。通过将轴向冷却装置提供成相对于定子端部绕组轴向相邻和径向重叠，冷却流体可以被直接喷洒到所述端部绕组上。在这一点上，术语径向重叠应该包括，轴向冷却装置的至少一部分布置在定子端部绕组的径向内径与径向外径之间的径向延伸部内。这确保流体被有效地喷洒到所述端部绕组上。
应理解的是，第一轴向冷却装置可以被提供成面向第一定子端部绕组，和/或第二轴向冷却装置可以被提供成面向第二定子端部绕组。通过在定子的两侧上提供轴向冷却装置，可以实现电动马达的特别有效冷却。可以根据冷却要求选择喷嘴数量。例如，可以提供至少两个、至少四个或者至少六个或更多个喷嘴，其沿周向方向分布、特别是均匀地分布在周向部分上。
根据一实施例，冷却室可以具有环状形式，使得驱动轴可以延伸穿过所述环状冷却装置的中心贯通开口。特别地，所述冷却室或至少其若干部分可以与驱动轴同轴地连接到马达壳体，从而限定环状贮存器，所述环状贮存器具有相对于定子端部绕组布置的沿周向分布的喷嘴。所述流体室可以由流体壳体形成，所述流体壳体包括连接到马达壳体的基部构件和固定到所述基部构件的盖部分，使得在其中形成贮存器。这多个喷嘴可以布置在所述盖部分中、面向定子端部绕组。所述盖部分可以形成为单独的零部件、特别是形成为环状盖板，其可以通过合适的连接装置连接到基部构件，例如借助螺钉或螺栓，但不限于此。可以提供特别是呈一个或多个O形环形式的密封装置以使所述环状贮存器关于马达壳体的内部室密封。
所述流体室进一步包括入口，冷却流体可以通过所述入口被泵送到所述贮存器中。为向所述轴向冷却装置的贮存器供应冷却流体，可以提供可控泵，其通过入口与所述贮存器连接。提供流体以冷却和/或润滑电动马达的端部绕组以及其他旋转部件。在本公开内容的上下文中，其通常称为冷却流体，其可以例如是油。在其中电动马达是用于驱动机动车辆的电动变速器组件的一部分的实施例中，电动马达的冷却流体可以与变速器共享。然而，应理解，也可以使用一方面用于电动马达、而另一方面用于变速器的单独流体。
根据优选实施例，喷嘴可以分别设置有螺旋形特征，使得致使冷却流体在通过所述螺旋形特征到达相应喷嘴时转动(spin)。所述螺旋形特征被形成为使得使流体转动和形成湍流。因此，液体流被分散成小液滴喷雾，其具有特别高的冷却能力来冷却电动马达的铜端部绕组以及其他相邻和所连接的部件。所述螺旋形特征可以被设计为盘中的多个非圆形孔，其中所述盘可以连接到盖板，使得所述螺旋形特征沿周向方向与所述喷嘴对准。更特定来说，所述螺旋形特征可以各自包括中心开口和从其径向向外延伸的多个螺旋状通道，其中所述螺旋形特征的中心开口的直径大于所述环状侧壁的相应喷嘴的直径。所述螺旋形特征以紧凑形式以最小泵送能力提高喷雾的速度和分布。
在一实施例中，所述轴向冷却装置可以进一步包括供给板，所述供给板包括沿周向方向分布的多个供给元件。所述多个供给元件可以关于喷嘴轴线和/或旋转轴线沿轴向方向与所述多个螺旋形特征对准。所述供给元件可以与所述螺旋形元件相互作用，使得从贮存器供应的流体在其到达所述螺旋形特征时具有较小压力。特别地，每一供给元件可以包括多个孔，其中每一孔流体地连接到相应螺旋形特征的螺旋状通道的径向外端，以向其供应流体。带有喷嘴的盖板、带有螺旋形特征的盘以及带有供给特征的供给板形成夹层结构，使得流体通过所述供给特征流到所述螺旋形特征，在那里，其经历转动和湍流作用，并且然后作为具有非常细小液滴的喷雾离开相应喷嘴。所述盖板、盘和/或供给板可以由片材金属制成、特别是由钢、不锈钢或铝制成，其中相应孔可以例如通过冲压或激光切割在所述片材金属中切出。
在一实施例中，径向冷却装置可以布置在马达壳体中、在第一和第二定子端部绕组中的一者的径向外部并与之轴向重叠，其中所述径向冷却装置包括多个径向喷嘴，这多个径向喷嘴分布在周向部分上并且径向向内指向所述第一和第二定子端部绕组中的所述一者。在这一点上，径向方向与转子的旋转轴线有关。所述径向冷却装置被配置成将冷却流体径向向内喷洒到定子端部绕组上。除轴向冷却装置之外还提供径向冷却装置导致电动马达的甚至更高的冷却性质。
应理解，所述径向冷却装置可以被设计成等效于所述轴向冷却装置，使得上文结合轴向冷却装置描述的任何特征也可以以类似方式在径向冷却装置中实现。此外，与轴向冷却装置一样，可以为定子的每一侧提供径向冷却装置，即，环绕第一定子端部绕组的第一径向冷却装置和环绕第二定子端部绕组的第二径向冷却装置。
所述径向冷却装置可以包括马达壳体的外壳部分中的环状贮存器、冷却流体可以通过其被泵送到所述环状贮存器中的入口以及封闭所述环状贮存器的套筒部分，其中所述多个径向喷嘴可以提供在所述套筒部分中。所述喷嘴可以分别设置有螺旋形特征，使得致使冷却流体在通过螺旋形特征到达相应的径向喷嘴时转动。所述螺旋形特征可以形成为套筒环中的多个非圆形孔，其中所述套筒环布置在套筒部分的外周向面处，使得所述螺旋形特征沿径向方向与径向取向的喷嘴对准。此外，所述径向冷却装置可以包括供给环，所述供给环包括分布在周向部分上的多个供给元件，其中所述供给环被布置成环绕套筒环，使得所述多个供给元件与所述多个螺旋形特征对准。所述供给环可以与所述螺旋形元件相互作用，使得从贮存器供给的流体在其到达套筒环中的螺旋形特征时具有较小压力。每一供给特征可以包括多个孔，其中每一孔流体地连接到相应螺旋形特征的螺旋状通道的外端，以向其供应流体。包括喷嘴的套筒部分、包括螺旋形特征的套筒环和包括供给特征的供给环可以形成夹层结构。因此，流体通过供给特征流到螺旋形特征，在那里，其经历转动和湍流作用，并且然后作为具有非常细小液滴的喷雾离开相应喷嘴。所述套筒部分、套筒环和/或供给环可以由片材金属制成、特别是由钢、不锈钢或铝制成，其中相应孔可以例如通过冲压或激光切割在所述片材金属中切出。
所述径向冷却装置的入口可以连接到与用于轴向冷却装置相同的泵。
以上目的进一步通过一种冷却可以根据以上实施例中的任何一个实施例配置的电动马达的方法来解决，其中由可控泵依据所述电动马达的扭矩、速度、温度和反应时间中的至少一者向所述轴向冷却装置供应冷却流体。
通过调整压力以适应变化的与温度相关的粘度以及在系统的不同负载循环期间不断变化的冷却要求，控制操作期间的流体量允许减少在泵送中消耗的能量。特别地，可以基于感测输入和查找表使用如下算法：所述算法能够确定冷却系统的最小要求，并且因此将能够减少所消耗的功率。特别地，可以在电动马达的高温下以高压模式、并且在电动马达的低温下以低压模式控制泵的压力。例如，如果电动马达的任一部件的温度超过某一值，例如布线的温度超过150℃或160℃，则可以以高压模式(例如高于2巴)控制泵，或者其中所述泵被完全通电，并且因此可以实现高度冷却。如果电动马达的任一部件的温度低于某一值，例如布线的温度低于140℃或150℃，则可以以低压模式(例如低于2巴、或者甚至低于1.5巴)控制泵，其中所述泵仅被部分通电，并且因此实现适应要求的较少冷却。可以将泵控制成可在完全接通与完全切断模式和/或其之间的一种或多种模式之间切换。所述变速器和所述电动马达可以共享相同的油，或者作为替代方案，也可以使用不同油。
附图说明
在附图中示出本发明的实施例，并且将在下文中对其进行描述。
其中
图1以透视图以纵向截面示出了根据本发明的电动马达；
图2以分解透视图示出了图1的电动马达的轴向冷却装置；
图3以透视截面图示示出了图1的电动马达的轴向冷却装置的细节；
图4详细示出了图1的电动马达的轴向冷却装置的喷嘴；
图5详细示出了图1的电动马达的轴向冷却装置的喷嘴和螺旋形特征；
图6详细了示出图1的电动马达的轴向冷却装置的具有在下面的螺旋形特征的供给元件；
图7详细示出了图1的电动马达的轴向冷却装置的喷嘴装置；
图8以分解透视图示出了图1的电动马达的径向冷却装置的一部分；
图9透视截面图示示出了处于安装状态的图8的径向冷却装置；并且
图10以透视图以纵向截面示出了根据本发明的电动马达的第二实施例；
图11以透视图以纵向截面示出了根据本发明的电动马达的第三第二实施例；并且
图12以示意性图示示出了具有根据本发明的电动马达的驱动组件。
具体实施方式
下文将共同描述的图1至图9示出了根据本发明的电机2。
电机2包括定子3和转子4，转子4可相对于定子3旋转，并且在电机2通电时驱动连接到其的驱动轴5。定子3和转子4布置在马达壳体6中，其中定子连接到马达壳体6，以便旋转地固定到马达壳体，并且转子支撑在壳体6中，以便可围绕旋转轴线A4旋转。转子4可以例如被配置为安装在驱动轴5上的转子叠片堆栈。电机2可以被配置为同步或异步电机。驱动轴5的旋转运动可以传递到位于动力路径下游的任何其他驱动单元，诸如变速器或动力分配单元。
壳体6包括大致圆柱形部分16，以及在其相对端部处与其连接的第一和第二壳体侧部部分17、18。可以看到，驱动轴5借助于轴承20、21旋转地支撑在壳体的侧部部分17、18中。因此，侧部部分17、18也可以称为轴承护罩或端部护罩。侧部部分17、18可以通过诸如旋拧到相应孔22、23中的螺栓的合适连接装置或者通过焊接固定到该圆柱形部分。作为一选项，套筒状定子托架19可以连接到壳体6，然而，定子也可以直接连接到壳体。在互连的壳体部分16、17、18、19之间提供密封件24、25、特别是O形环，以使被壳体6包围的马达室26与外部密封隔绝。应理解，壳体也可以具有不同的设计，例如，其可以包括只有一个开口的杯形部分，该开口由盖形部分封闭。
电机2可以例如充当用于驱动机动车辆的驱动桥的驱动源，并且可以借助于诸如具有集成电子控制单元(ECU)的脉冲逆变器的功率电子器件加以控制。电机2可以由电流控制源(未示出)供电。电机2可以以马达模式或者以发电机模式操作，在马达模式中，电能被转换成机械能以驱动所述驱动轴5和驱动地连接到其的部件；在发电机模式中，相反地，机械能被转换成电能，该电能可以然后存储在电池中。在本公开内容中，电机也称为电动马达。
定子3包括电气绕组7，其在定子的第一侧处形成第一端部绕组8，并且在定子的相对第二侧处形成第二端部绕组9。可以经由轴向相邻于第一端部绕组8定位的第一轴向冷却装置10和轴向相邻于第二端部绕组9定位的第二轴向冷却装置11向定子喷洒流体、特别是油或具有高介电强度、热导率和/或比热容的其他流体。第一和第二冷却装置10、11在马达壳体6中被布置成与相应的定子端部绕组8、9径向重叠。为此，轴向冷却装置10、11的至少一部分、特别是喷嘴12布置在电气绕组7(分别是第一和第二定子端部绕组8、9)的内径d7与外径D7之间。在本实施例中，第一和第二轴向冷却装置10、11具有相同设计。因此，示例性地描述轴向冷却装置(10、11)中的一者，由此，应理解，所描述的特征同样适用于轴向冷却装置(11、10)中的另一者。然而，应理解，所述轴向冷却装置也可以具有彼此不同的设计。
轴向冷却装置10、11具有由小流体贮存器14形成的流体室13，以及在该流体室的侧部面中分布在周向部分上的多个喷嘴12。喷嘴12指向相应的定子端部绕组8、9，其中喷嘴轴线A12可以分别平行于旋转轴线A4延伸，或者可以包括与旋转轴线A4的平行线围成高达20°的角度。喷洒角可以与喷嘴轴线A12形成高达例如±45°的角度。
特别是在图2和图3中可以看到，流体室13由环形壳体形成，使得驱动轴5可以延伸穿过环状冷却装置10、11的中心贯通开口15。该环形壳体可以连接到马达壳体6、特别是连接到壳体6的相应侧部部分17、18。该环形壳体限定用于冷却流体的环状贮存器14，其中沿周向分布的喷嘴12与定子端部绕组9、10相对布置。该环形壳体包括连接到马达壳体6的基部构件28和固定到该基部构件的环状盖板29，使得在其中形成贮存器14。盖板29被配置为盘元件，其通过螺栓连接30、31固定到基部构件28，其中在互连的部件之间布置密封件32、33，从而使贮存器14与马达壳体6的内部室26密封隔绝。
该环状壳体进一步包括入口34，冷却流体可以通过该入口被泵送到贮存器14中。可以提供泵35(示意性地示出)，用于向第一和/或第二轴向冷却装置10、11供应冷却流体。该流体被配置成冷却和/或润滑电动马达2的端部绕组8、9和其他旋转部件。例如，可以使用油作为冷却流体，其可以与连接到电动马达6的另一传动系部件分开或共享。
如特别是在图2、图5和图7中可以看到的，每一喷嘴12设置有螺旋形特征36，使得致使冷却流体在通过螺旋形特征36到达相应喷嘴12时转动。因此，液体流被分散成小液滴喷雾，其具有特别高的冷却能力来冷却电动马达的端部绕组8、9以及其他部件。如尤其是在图5中可以看到的，每一螺旋形特征36包括中心贯通开口37和从其向外弓形延伸的多个螺旋状通道38。螺旋状通道38的数量和形式可以根据需要来配置，其中可以使用沿周向分布的多个两个或更多个的螺旋状通道。中心开口37的内径d37大于相应喷嘴12的内径d12。也可以称为螺旋形元件的螺旋形特征36被提供为连接到盖板29的盘39中的贯通开口。
此外，如特别是在图2、图6和图7中可以看到的，轴向冷却装置13任选地进一步包括供给板40，供给板40具有沿周向方向分布的多个供给元件41。图7示出了喷雾发生器单元，其包括喷嘴12、螺旋形元件36和供给元件41，它们被布置成相对于喷嘴轴线A12沿轴向方向对准。因此，冷却流体可以从贮存器14通过供给元件41的开口流入螺旋形元件36的通道，并且然后流到喷嘴12。供给元件41与螺旋形元件36相互作用，使得从贮存器14供给的流体在其到达螺旋形特征时具有较小的压力。每一供给元件41包括多个孔42，其中每一孔流体地连接到螺旋状通道38中的相应一者的径向外端43。因此，孔42的数量对应于通道38的数量。
盖板29、螺旋形特征盘39和/或供给板40可以由片材金属制成，其中相应开口可以例如通过冲压或激光切割在该片材金属中切出。盖板29、螺旋形特征盘39和供给板40形成夹层结构，其中这些板可以通过诸如分布在周向部分上的螺栓连接44的合适装置相互连接。流体通过供给元件41流到螺旋形元件36，在那里，其经历转动和湍流作用，并且然后作为具有非常细小液滴的喷雾离开相应的喷嘴12。因此，以紧凑形式以最小泵送能力提高喷雾的速度和分布。
电机2进一步包括第一和第二径向冷却装置50、51，其详细示出在图8和图9中。第一和第二冷却装置50、51在马达壳体6中被布置成与相应的定子端部绕组8、9轴向重叠。为此，径向冷却装置50、51的至少一部分、特别是喷嘴52布置在定子46的侧部面46、47与相应的端部绕组8、9的轴向外端之间。第一和第二径向冷却装置50、51具有相同的设计。因此，示例性地描述径向冷却装置(50、51)中的一者，由此，应理解，所描述的特征同样适用于另一径向冷却装置(51、50)。然而，应理解，所述径向冷却装置也可以具有彼此不同的设计。
径向冷却装置50、51在马达壳体6中被布置成环绕相应的端部绕组8、9。径向冷却装置50、51包括：在马达壳体6的托架部分19中的环状贮存器53；入口54，冷却流体可以通过所述入口被泵送到环状贮存器53中；以及封闭所述环状贮存器53的套筒部分55。在图8和图9中可以看到的，在套筒元件55中提供多个径向喷嘴52。每一喷嘴52设置有相应的螺旋形特征56，使得致使冷却流体在通过螺旋形特征到达喷嘴时转动。螺旋形特征56形成为套筒环57中的多个开口，其中该套筒环布置在套筒元件55的外周向面处，使得螺旋形特征56和径向喷嘴52相对于旋转轴线A4沿径向方向相互对准。径向冷却装置50、51任选地包括供给环58，供给环58具有分布在周向部分上的多个供给元件59。供给环58被布置成环绕套筒环57，使得多个供给元件59与多个螺旋形特征56对准。供给环58与螺旋形元件56相互作用，使得从贮存器53供给的流体在其到达螺旋形元件时具有较小压力。每一供给元件59可以包括多个孔，其中每一孔流体地连接到相应螺旋形元件56的螺旋状通道的外端，用于向其供应流体。径向冷却装置50、51的供给元件59和螺旋形元件56可以分别如图5、图6和图7中所示的那样形成。
套筒元件55、套筒环57和供给环58形成夹层结构。流体通过供给元件59流到螺旋形元件56，在那里，其经历转动和湍流作用，并且然后作为具有非常细小液滴的喷雾离开相应喷嘴52。套筒元件55、套筒环57和/或供给环58可以由片材金属制成，其中相应的开口可以例如通过冲压或激光切割在该片材金属中切出。径向冷却装置50、51的入口54可以连接到与第一和/或第二轴向冷却装置10、11相同的泵35。
可以通过冷却方法控制电动马达2的第一和第二轴向冷却装置10、11以及第一和第二径向冷却装置50、51中的任一者，使得由可控泵35依据电动马达2的扭矩、速度、温度和反应时间中的至少一者向相应冷却装置10、11、50、51供应冷却流体。
通过调整压力以适应变化的与温度相关的粘度以及在系统的不同负载循环期间不断变化的冷却要求，控制操作期间的冷却流体的流体量允许减少在泵送中消耗的能量。特别地，可以基于感测输入和查找表使用如下算法：所述算法能够确定冷却装置的最小要求，并且因此将能够减少所消耗的功率。例如，可以在电动马达2的高温下以高压模式、并且在电动马达的低温下以低压模式控制泵35的压力。例如，在电动马达的任何部件的温度高于150℃的情况下，可以以例如高于2巴的高压模式控制泵。在任何部件的温度低于50℃的情况下，可以以例如低于2巴的低压模式控制泵。
图10以透视图以纵向截面示出了根据本发明的电动马达2的第二实施例。此实施例在很大程度上对应于图1至9中所示的实施例，使得参考以上描述。在本文中，相同或对应的细节已经被给予与上图相同的附图标记。
根据图10的实施例的特殊特征在于，壳体侧部部分17、18与相应的流体室13一体地形成。换句话说，壳体侧部部分17、18包括呈一件式的外环部分48和内环部分49，在其之间形成用于冷却流体的环状贮存器14。环状贮存器14可以由盖板29封闭，其中供给元件41连接到盖板29，如上文结合图1至图9所述的。
图11示出了根据本发明的电动马达2的另一实施例。此实施例在很大程度上对应于图10中所示的实施例，分别参考图10或图1至图9的以上描述。在本文中，相同或对应的细节已经被给予与以上的图相同的附图标记。
根据图11的实施例的特殊特征在于，壳体侧部部分17、18形成为一体地包括相应的流体室13。换句话说，壳体侧部部分17、18包括呈一件式的外环部分48和内环部分49，在其之间形成用于冷却流体的环状贮存器14。环状贮存器14可以由盖板29封闭，其中供给元件41连接到盖板29，如上所述。在此实施例中，盖板29插入到形成在外环与内环部分48、49之间的室中。供给元件41由相应的密封件32、33、27、27′密封。
图12示出电驱动组件60，其也可以简称为电驱动器。电驱动组件60包括根据本发明的电机2(如图1至9中所示，或者如图10或图11中所示)，以及由电机2驱动的变速器单元61。
由电机2引入到变速器单元61中的扭矩可以借助于第一离合器装置62或第二离合器装置62′经由第一变速器级64或第二变速器级64′传递到中间轴63，使得可以在两个不同的速度范围内驱动机动车辆的差动传动装置(differential gearing)65和对应的驱动桥66。中间轴63驱动地连接到差动传动装置65的差速器托架67。借助于差动传动装置65，所引入的扭矩被分到两个侧部轴68、68′，以用于驱动车辆车轮69、69′。
附图标记列表
2 电机
3 定子
4 转子
5 驱动轴
6 马达壳体
7 电气绕组
8 第一端部绕组
9 第二端部绕组
10 第一轴向冷却装置
11 第二轴向冷却装置
12 喷嘴
13 流体室
14 贮存器
15 贯通开口
16 圆柱形部分
17 侧部部分
18 侧部部分
19 定子托架
20、21 轴承
22、23 孔
24、25 密封件
26 马达室
27、27′ 密封件
28 基部构件
29 盖板
30 螺纹孔
31 螺栓
32、33 密封件
34 入口
35 泵
36 螺旋形特征
37 开口
38 通道
39 盘
40 供给板
41 供给元件
42 孔
43 外端
44 螺栓连接
46、47 侧部面
48、49 环部分
50 第一径向冷却装置
51 第二径向冷却装置
52 喷嘴
53 贮存器
54 入口
55 套筒元件
56 螺旋形特征
57 套筒环
58 供给环
59 供给元件
60 电驱动组件
61 变速器单元
62、62′ 离合器装置
63 中间轴
64、64′ 变速器级
65 差动传动装置
66 驱动桥
67 差速器托架
68 侧部轴
69 车轮
A 轴线
D、d 直径。

Claims (16)

1.一种电动马达，其包括：
马达壳体(6)，
连接到所述马达壳体(6)的定子(3)，其中所述定子(3)包括第一定子端部绕组(8)和第二定子端部绕组(9)，
能够相对于所述定子(3)旋转的转子(4)，
以旋转固定的方式连接到所述转子(4)的驱动轴(5)，其中所述驱动轴(5)围绕旋转轴线(A4)可旋转地支撑在所述马达壳体(6)中，
其特征在于，
轴向冷却装置(10、11)被布置成与所述第一定子端部绕组和第二定子端部绕组(8、9)中的一者轴向相邻和径向重叠，其中所述轴向冷却装置(10、11)包括具有多个喷嘴(12)的流体室(14)，所述多个喷嘴(12)沿周向方向分布并且指向所述第一定子端部绕组和第二定子端部绕组(8、9)中的所述一者。
2.根据权利要求1所述的电动马达，
其特征在于，
所述流体室(13)与所述驱动轴(5)同轴地布置在所述马达壳体(6)中，并且限定环状贮存器(14)，
其中，所述流体室(13)包括入口(34)和盖部分(29)，所述冷却流体能够通过所述入口(34)被泵送到所述环状贮存器(14)中，所述盖部分(29)封闭所述环状贮存器(14)，其中所述多个喷嘴(12)布置在所述盖部分(29)中，以便面向所述第一定子端部绕组和第二定子端部绕组(8、9)中的所述一者。
3.根据权利要求1或2所述的电动马达，
其特征在于，
所述盖部分(29)牢固地连接到所述流体室(13)的基部构件(28)，从而形成所述环状贮存器(14)，其中提供密封装置(32、33)以密封所述环状贮存器(14)。
4.根据权利要求1至3中的任何一项权利要求所述的电动马达，
其特征在于，
所述驱动轴(5)延伸穿过所述轴向冷却装置(10、11)的中心贯通开口(15)。
5.根据权利要求1至4中的任何一项权利要求所述的电动马达，
其特征在于，
所述喷嘴(12)分别设置有螺旋形特征(36)，使得致使所述冷却流体在通过所述螺旋形特征(36)到达相应喷嘴(12)时转动。
6.根据权利要求5所述的电动马达，
其特征在于，
所述螺旋形特征(36)形成为环状盘(39)中的多个非圆形开口，其中所述环状盘(39)连接到所述盖部分(29)，使得所述螺旋形特征(36)与所述喷嘴(12)对准。
7.根据权利要求5或6所述的电动马达，
其特征在于，
所述螺旋形特征(36)各自包括中心开口(37)和从其径向向外延伸的多个螺旋状通道(38)，其中所述螺旋形特征(36)的所述中心开口(37)的直径(d37)大于所述盖部分(29)中的相应喷嘴(12)的直径(d12)。
8.根据权利要求5至7中的任何一项权利要求所述的电动马达，
其特征在于，
所述轴向冷却装置(10、11)包括供给板(40)，所述供给板(40)具有沿周向方向分布的多个供给元件(41)，其中所述多个供给元件(41)与所述多个螺旋形特征(36)对准。
9.根据权利要求1至8中的任何一项权利要求所述的电动马达，
其特征在于，
径向冷却装置(50、51)布置在所述马达壳体(6)中，在所述第一定子端部绕组和第二定子端部绕组(8、9)中的一者的径向外部并与之轴向重叠，其中所述径向冷却装置(50、51)包括多个径向喷嘴(52)，所述多个径向喷嘴(52)分布在周向部分上并且径向向内指向所述第一定子端部绕组和第二定子端部绕组(8、9)中的所述一者。
10.根据权利要求9所述的电动马达，
其特征在于，
所述径向冷却装置(50、51)包括：布置在所述马达壳体(6)中的环状贮存器(53)；入口(54)，所述冷却流体能够通过所述入口被供给到所述环状贮存器(53)中；以及封闭所述环状贮存器(53)的套筒元件(55)，其中所述多个径向喷嘴(52)提供在所述套筒元件(55)中。
11.根据权利要求9或10所述的电动马达，
其特征在于，
所述喷嘴(52)分别设置有螺旋形特征(56)，使得致使所述冷却流体在通过所述螺旋形特征(56)到达相应的径向喷嘴(52)时转动，
其中，所述螺旋形特征(56)形成为套筒环(57)中的多个非圆形孔，其中所述套筒环(57)布置在所述套筒元件(55)的外周向面处，使得所述螺旋形特征(56)与所述径向喷嘴(52)对准。
12.根据权利要求9至11中的任何一项权利要求所述的电动马达，
其特征在于，
所述径向冷却装置(50、51)包括供给环(58)，所述供给环(58)包括分布在周向部分上的多个供给元件(59)，其中所述供给环(58)被布置成环绕所述套筒环(57)，使得所述多个供给元件(59)与所述多个螺旋形特征(56)对准。
13.根据权利要求1至12中的任何一项权利要求所述的电动马达，
其特征在于，
所述轴向冷却装置(10、11)的所述入口(34)或所述径向冷却装置(50、51)的所述入口(54)中的至少一者连接到流体泵(35)，所述流体泵(35)被配置成将冷却流体泵送到相应的流体室(13、53)中。
14.根据权利要求1至13中的任何一项权利要求所述的电动马达，
其特征在于，
第一轴向冷却装置(10)被提供成面向所述第一定子端部绕组(8)，并且第二轴向冷却装置(11)被提供成面向所述第二定子端部绕组(9)，和/或
第一径向冷却装置(50)被提供成环绕所述第一定子端部绕组(8)，并且第二径向冷却装置(51)被提供成环绕所述第二定子端部绕组(9)。
15.一种冷却根据权利要求1至14中的任何一项权利要求所述的电动马达(2)的方法，
其特征在于，
由可控泵(35)依据所述电动马达(2)的扭矩、速度、温度和反应时间中的至少一者向所述轴向冷却装置(10、11)供应冷却流体。
16.根据权利要求15所述的方法，
其特征在于，
在所述电动马达(2)的高温下以高压模式并且在所述电动马达(2)的低温下以低压模式控制所述泵(35)的压力。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115157036B (zh) * 2022-07-04 2023-07-21 江苏承中和高精度钢管制造有限公司 微电机壳冷辅助综合加工系统

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5435884A (en) * 1993-09-30 1995-07-25 Parker-Hannifin Corporation Spray nozzle and method of manufacturing same
US5682074A (en) 1994-03-02 1997-10-28 Northrop Grumman Corporation Electric vehicle motor
US5860602A (en) * 1996-12-06 1999-01-19 Tilton; Charles L Laminated array of pressure swirl atomizers
US6639334B2 (en) 2001-11-30 2003-10-28 Ballard Power Systems Corporation Jet impingement cooling of electric motor end-windings
KR101238209B1 (ko) * 2010-11-29 2013-03-04 엘지전자 주식회사 전동기
JP5706793B2 (ja) * 2011-09-20 2015-04-22 日立建機株式会社 発電電動機とこれを用いた電動車両
DE102016211593A1 (de) 2016-06-28 2017-12-28 Robert Bosch Gmbh Elektrische Maschine
WO2018225878A1 (ko) * 2017-06-05 2018-12-13 엘지전자 주식회사 모터
US10801606B2 (en) 2017-06-30 2020-10-13 Tesla, Inc. Electric drive unit with gear shaft and rotor shaft
US11413946B2 (en) 2018-10-04 2022-08-16 Gkn Automotive Limited Electric drive with cooling

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